CN113684736B - 一种高效传热道路及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高效传热道路及其施工方法，属于道路施工技术领域，包括垫层、底基层、基层、热传递层、面层和导热管，所述热传递层设置在所述基层和所述面层之间，所述基层铺设在所述底基层上面，所述底基层铺设在所述垫层上面，所述垫层底部均匀分布钻孔，所述导热管底部设置于所述钻孔内，所述导热管顶部设置于所述热传递层内，所述基层和所述面层的材料中均加有碳化硅微粉。通过设置热传递层并将导热管顶部设置于热传递层内，实现了对导热管顶部的保护；通过在基层和面层的材料中加入碳化硅微粉，实现了热量不仅能够通过导热管进行线性传递，还能够通过面层、热传递层以及基层实现面性传递，提高了传热效率。

Description

一种高效传热道路及其施工方法

技术领域

本发明涉及道路施工技术领域，尤其是涉及一种高效传热道路及其施工方法。

背景技术

沥青路面以其表面平整、行车舒适、振动小、噪音低、不扬尘等优点被广泛地应用在路面铺设上，但是沥青路面的缺点也很明显。沥青路面的温度稳定性差，冬天室外温度低时，路面容易热胀冷缩出现冻裂，产生一道道裂缝，车辆在存有裂缝的道路上行驶时很容易出现交通事故，存在很大的安全隐患。夏天室外温度高时，路面受热易软化，车辆驶过后路面容易出现车辙，同样会降低车辆行驶的安全性。因此道路经常需要及时修补，维护十分麻烦。

为了解决上述问题，申请公布号CN110528375A公开了一种道路施工方法，该种方法在垫层底部插入导热件，且导热件顶部位于面层内，通过导热件导热，使得面层与沟槽底部的土壤实现传热。该方法实际热交换面积仅为置于面层内的导热件外表面面积，热交换面积小传热量少；为了增大热交换面积，施工时会加大埋入面层导热件的长度，这样会使导热件上表面贴近面层上表面，导热件上表面长时间受到车辆行驶带来的压力容易受损变形，当面层冻裂或者产生车辙时会使导热件上表面裸露在空气中，空气与导热件上表面接触进行传热，降低了导热件将热量从面层传递到沟槽底部土壤的效果。因此需要提供一种高效传热道路及其施工方法，增强面层与沟槽底部的土壤的传热效果。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明的目的在于提供一种高效传热道路，能够增强面层与沟槽底部的土壤的传热效果，防止路面出现裂缝和车辙。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种高效传热道路，包括垫层、底基层、基层、热传递层、面层和导热管，所述热传递层设置在所述基层和所述面层之间，所述基层铺设在所述底基层上面，所述底基层铺设在所述垫层上面，所述垫层底部均匀分布钻孔，所述导热管底部设置于所述钻孔内，所述导热管顶部设置于所述热传递层内。所述垫层由砂子和砾石组成。所述底基层由水泥混凝土浇筑而成。所述基层由传热沥青铺设而成，传热沥青质量份数的组分为：沥青120份，碳化硅微粉30-45份，粗集料230-350份，细集料90-120份，矿粉5-10份。所述热传递层采用导热石墨片组合而成。所述面层由抗压传热沥青铺设而成，抗压传热沥青质量份数的组分为：沥青100份，碳化硅微粉30-45份，玻璃纤维15-20份，粗骨料200-300份，细骨料50-100份，矿粉4-8份。

优选地，所述导热管为外螺纹结构，有效增大所述导热管与所述垫层以下的土壤、所述导热管与所述热传递层、所述导热管与所述基层的热交换面积，进而提高所述导热管的热交换量。

优选地，所述所述钻孔均匀分布在所述垫层底部，相邻两个钻孔孔心间距为1米至1.5米。

本发明还提供了一种高效传热道路施工方法，包括以下步骤：

步骤1，开挖沟槽；

步骤2，进行槽底压实；

步骤3，在沟槽底部进行钻孔；

步骤4，在钻孔内放入导热管、回填、压实，导热管顶部位于热传递层内；

步骤5，铺设垫层，具体如下：

在槽底铺设砂子和砾石以形成垫层；

步骤6，铺设底基层，具体如下：

在垫层上浇筑水泥混凝土以形成底基层；

步骤7，铺设基层，具体如下：

在底基层上铺设传热沥青，以形成基层；

传热沥青包括以下质量份数的组分：沥青120份，碳化硅微粉30-45份，粗集料230-350份，细集料90-120份，矿粉5-10份；

步骤8，铺设热传递层，具体如下：

在基层上铺设导热石墨片，以形成热传递层；

步骤9，铺设面层，具体如下：

在热传递层上铺设抗压传热沥青，以形成面层；

抗压传热沥青包括以下质量份数的组分：沥青100份，碳化硅微粉30-45份，玻璃纤维15-20份，粗骨料200-300份，细骨料50-100份，矿粉4-8份。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、通过采用上述技术方案，在传热沥青中加入碳化硅微粉，有效提高基层的导热性，导热管穿过基层与基层接触，实现了基层与导热管的热交换，增大了热交换面积，提高了热交换量。

2、通过设置热传递层并且将导热管顶部设置于热传递层内，实现了对导热管顶部的保护，避免了导热管受损变形或裸露在空气中。并且热传递层采用石墨片组合而成，能够实现热量的高效传递。

3、通过在抗压传热沥青中加入碳化硅微粉，使得面层具有很好的导热性，实现了面层与热传递层热量的高效传输。

4、通过在抗压传热沥青中加入玻璃纤维，提高面层抗压强度，使得面层不易变形不易裂开，实现了对导热管顶部的进一步保护。

5、本发明的面层、热传递层以及基层都具有很好的导热性，并且面层、热传递层以及基层相邻设置，使得热量不仅能够通过导热管进行线性传递，还能够通过面层、热传递层以及基层实现面性传递，实现了夏天面层快速将热量传输出去、冬天面层快速将热量吸收进去的效果，进而使得面层能够更好的适应冬季低温环境和夏季高温环境，路面不易出现裂缝和车辙。

附图说明

图1是本发明中高效传热道路示意图。

附图标记：1、面层；2、热传递层；3、基层；4、底基层；5、垫层底部土壤；6、垫层；7、导热管。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

以下实施例中，沥青采用茂名市富伟化工有限公司出售的70号沥青。

以下实施例中，碳化硅微粉采用大丰市龙华耐磨材料厂出售的24号碳化硅微粉。

以下实施例中，矿粉采用河北辉浩环保科技有限公司出售的矿粉。

以下实施例中，细集料采用深圳市八冶工程实业有限公司出售的河沙。

以下实施例中，粗集料采用河北科旭建材有限公司出售的碎石。

以下实施例中，玻璃纤维采用江苏康达夫新材料科技有限公司出售的玻璃纤维。

以下实施例中，砂子采用山东展飞建筑材料有限公司出售的砂子。

以下实施例中，砾石采用山东展飞建筑材料有限公司出售的砾石。

以下实施例中，石墨片采用临漳县金瑞峰碳素有限公司出售的石墨片。

实施例1

一种高效传热道路施工方法，参照图1，包括以下具体步骤：

步骤1，开挖沟槽，具体如下：

用挖掘机根据设计图纸的尺寸开挖沟槽。

步骤2，进行槽底压实，具体如下：

用压路机将沟槽底部的土壤压实并压平。

步骤3，在沟槽底部进行钻孔，具体如下：

用钻孔机在沟槽底部进行钻孔，本实施例中孔间距1m、孔直径5cm、孔深0.2m。

步骤4，在钻孔内放入导热管、回填、压实，具体如下：

在钻孔内放入导热管，本实施例中导热管采用铜管，其他实施例可采用其他具有导热性质的金属管；

铜管直径5cm，铜管顶部比沟槽顶部低16cm；

对铜管与钻孔的缝隙进行人工土壤回填并进行人工压实。

步骤5，铺设垫层，具体如下：

铺设砂子和砾石以形成垫层，垫层厚度为15cm；

砂子和砾石的比例为2:1。

步骤6，铺设底基层，具体如下：

在垫层上浇筑水泥混凝土以形成底基层，底基层厚度为40cm。

步骤7，铺设基层，具体如下：

在底基层上铺设传热沥青以形成基层，基层厚度为38cm；

具体的：传热沥青制备方法如下：

(1)将沥青120g、碳化硅微粉30g、矿粉5g加入搅拌釜中，转速100r/min，搅拌5min，形成沥青预混物；

(2)在搅拌釜中加入细集料90g，转速70r/min，搅拌7min，形成沥青混合物；

(3)在搅拌釜中加入粗集料230g，转速50r/min，搅拌5min，形成传热沥青，转速20r/min，持续搅拌直至使用完毕。

步骤8，铺设热传递层，具体如下：

在基层上铺设导热石墨片以形成热传递层，热传递层厚度为5cm。

步骤9，铺设面层，具体如下：

在热传递层上铺设抗压传热沥青以形成面层，面层厚度为15cm；

具体的：抗压传热沥青制备方法如下：

(1)将沥青100g、碳化硅微粉30g、玻璃纤维15g、矿粉4g加入搅拌釜中，转速100r/min，搅拌5min，形成沥青预混物；

(2)在搅拌釜中加入细集料50g，转速70r/min，搅拌7min，形成沥青混合物；

(3)在搅拌釜中加入粗集料200g，转速50r/min，搅拌5min，形成传热沥青，转速20r/min，持续搅拌直至使用完毕。

通过压路机亚平后自然冷却后即可通车。

实施例2

一种高效传热道路施工方法，参照图1，包括以下具体步骤：

步骤1，开挖沟槽，具体如下：

用挖掘机根据设计图纸的尺寸开挖沟槽。

步骤2，进行槽底压实，具体如下：

用压路机将沟槽底部的土壤压实并压平。

步骤3，在沟槽底部进行钻孔，具体如下：

用钻孔机在沟槽底部进行钻孔，本实施例中孔间距1.5m、孔直径5cm、孔深0.2m。

步骤4，在钻孔内放入导热管、回填、压实，具体如下：

在钻孔内放入导热管，本实施例中导热管采用铜管，其他实施例可采用其他具有导热性质的金属管；

铜管直径5cm，铜管顶部比沟槽顶部低16cm；

对铜管与钻孔的缝隙进行人工土壤回填并进行人工压实。

步骤5，铺设垫层，具体如下：

铺设砂子和砾石以形成垫层，垫层厚度为15cm；

砂子和砾石的比例为2:1。

步骤6，铺设底基层，具体如下：

在垫层上浇筑水泥混凝土以形成底基层，底基层厚度为40cm。

步骤7，铺设基层，具体如下：

在底基层上铺设传热沥青以形成基层，基层厚度为38cm；

具体的：传热沥青制备方法如下：

(1)将沥青120g、碳化硅微粉45g、矿粉10g加入搅拌釜中，转速100r/min，搅拌5min，形成沥青预混物；

(2)在搅拌釜中加入细集料120g，转速70r/min，搅拌7min，形成沥青混合物；

(3)在搅拌釜中加入粗集料350g，转速50r/min，搅拌5min，形成传热沥青，转速20r/min，持续搅拌直至使用完毕。

步骤8，铺设热传递层，具体如下：

在基层上铺设导热石墨片以形成热传递层，热传递层厚度为5cm；

步骤9，铺设面层，具体如下：

在热传递层上铺设抗压传热沥青以形成面层，面层厚度为15cm；

具体的：抗压传热沥青制备方法如下：

(1)将沥青100g、碳化硅微粉45g、玻璃纤维20g、矿粉8g加入搅拌釜中，转速100r/min，搅拌5min，形成沥青预混物；

(2)在搅拌釜中加入细集料100g，转速70r/min，搅拌7min，形成沥青混合物；

(3)在搅拌釜中加入粗集料300g，转速50r/min，搅拌5min，形成传热沥青，转速20r/min，持续搅拌直至使用完毕。

通过压路机亚平后自然冷却后即可通车。

本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种高效传热道路，包括垫层、底基层、基层、面层和导热管，所述基层铺设在所述底基层上面，所述底基层铺设在所述垫层上面，所述垫层由砂子和砾石组成，所述底基层由水泥混凝土浇筑而成，其特征在于：所述高效传热道路还包括热传递层，热传递层设置在所述基层和所述面层之间，所述垫层底部均匀分布钻孔，所述导热管底部设置于所述钻孔内，所述导热管顶部设置于所述热传递层内，所述基层和所述面层的材料中均加有碳化硅微粉。

2.如权利要求1所述的高效传热道路，其特征在于：所述基层由传热沥青铺设而成，传热沥青质量份数的组分为：沥青120份，碳化硅微粉30-45份，粗集料230-350份，细集料90-120份，矿粉5-10份。

3.如权利要求2所述的高效传热道路，其特征在于：所述热传递层采用导热石墨片组合而成。

4.如权利要求3所述的高效传热道路，其特征在于：所述面层由抗压传热沥青铺设而成，抗压传热沥青质量份数的组分为：沥青100份，碳化硅微粉30-45份，玻璃纤维15-20份，粗骨料200-300份，细骨料50-100份，矿粉4-8份。

5.如权利要求1至4任意一项权利要求所述的高效传热道路，其特征在于：所述导热管为外螺纹结构。

6.如权利要求1至4任意一项权利要求所述的高效传热道路，其特征在于：所述钻孔均匀分布在所述垫层底部，相邻两个钻孔孔心间距为1米至1.5米。

7.一种高效传热道路施工方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1，开挖沟槽；

步骤2，进行槽底压实；

步骤3，在沟槽底部进行钻孔；

步骤4，在钻孔内放入导热管、回填、压实，导热管顶部位于热传递层内；

步骤5，铺设垫层，具体如下：

在槽底铺设砂子和砾石以形成垫层；

步骤6，铺设底基层，具体如下：

在垫层上浇筑水泥混凝土以形成底基层；

步骤7，铺设基层，具体如下：

在底基层上铺设传热沥青，以形成基层；

传热沥青包括以下质量份数的组分：沥青120份，碳化硅微粉30-45份，粗集料230-350份，细集料90-120份，矿粉5-10份；

步骤8，铺设热传递层，具体如下：

在基层上铺设导热石墨片，以形成热传递层；

步骤9，铺设面层，具体如下：

在热传递层上铺设抗压传热沥青，以形成面层；

抗压传热沥青包括以下质量份数的组分：沥青100份，碳化硅微粉30-45份，玻璃纤维15-20份，粗骨料200-300份，细骨料50-100份，矿粉4-8份。

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